Газодинамические функции

1 2 3

1. Приведенная адиабатная скорость – это отношение скорости газа при адиабатном течении к критической скорости.

, м (1)

где к – показатель адиабаты,

Тт – температура торможения,

Рт – давление торможения,

- удельный объем в заторможенном состоянии, м³/кг.

изменяется от =0 – неподвижный поток до _мах= - абсолютный вакуум.

Для двухатомных газов к=1,4, для них же _мах=2,45, для перегретого пара к=1,3, _мах=2,77, для сухого насыщенного пара к=1,13, _мах=4,05.

2. - относительная температура

(2)

3. П₍ ₎ - относительное давление – отношение статического давление движущегося газа к давлению торможения (Р_т)_.

П = (3)

4. - относительная плотность:

(5)

5. q - относительная массовая скорость – это отношение массовой скорости движущегося потока в данном сечении к массовой скорости этого потока в критическом сечении.

q= q=

где f_k – критическое сечение потока, f – сечение потока.

Принципиальная схема струйного компрессора

Рабочий газ с давлением Р _р и скоростью _р подводится к рабочему соплу, которое имеет расширяющуюся форму, поскольку степень снижения давления газа в сопле Р_н/Р _р < П. В результате расширения, давление газа падает с Р _р до Р _р1 = Р_н, а скорость увеличивается с w _p до w _p_1.

Рабочий газ, выходящий из сопла в приемную камеру со скоростью w_{р 1,}подсасывает из приемной камеры газ, который подводится в нее с давлением Р_н.По мере удаления от сопла массовый расход потока увеличивается за счёт инжектируемой среды, а поперечное сечение движущегося потока растет. На некотором расстоянии от выходного сечения сопла поток, движущийся по направлению к камере смешения, заполняет всё сечение f₄ приёмной камеры. Сечение f₄ является конечным сечением приемной камеры и начальным сечением камеры смешения. В выходном сечении 2-2 давление потока равно Р₂.

Выравнивание скоростей в этой камере сопровождается увеличением давления от Р₂ до Р₃, далее поток поступает в диффузор, где давление растет с Р₃ до Р_с, а скорость падает с w₃ до w_c. При Р_с и w_c смешанный поток выходит из струйного аппарата.

На основании первого закона термодинамики: G_p*i_p+G_н*i_н=(G_p+G_н)i_c,

где i_p_,i_н,i_c – энтальпии рабочей инжектируемой и сжатой среды.

Коэффициент инжекции:

Из эксегетического баланса можно записать:

G_pe_p+G_не_н=(G_p-G_н)е_с+ , где - потери эксергии в аппарате.

Для идеальных условий работы U:

КПД установки:

Принципиальная схема пароэжекторных холодильных установок

I – главный эжектор;

II, III – вспомогательный эжектор верхней и нижней ступени;

IV – главный конденсатор;

V – вспомогательный конденсатор нижней ступени;

VI – вспомогательный конденсатор верхней ступени;

VII – поплавковый вентиль;

VIII;XII – дроссельные вентили;

IX – конденсатный насос;

X – холодноводный насос;

XI – потребитель холода;

XIII – испаритель;

XIV – распределительная гребенка;

XV – регулирующий вентиль;

Эти установки работают по заданной схеме. Благодаря простоте применяются в схемах кондиционирования воздуха.

Основным аппаратом этих установок, соответствующем по назначению компрессору, служит струйный эжектор.

Подлежащая охлаждению вода из камер кондиционирования воздуха или из охлаждающих рубашек технологических аппаратов поступает через дроссельный вентиль XVI и распределительную гребенку XIV в испаритель XIII холодильной установки.

С помощью главного эжектора I установки в испарителе поддерживается давление Р_н=Р₀, соответствующие температуре испарения (кипения) t₀ охлажденной воды. Так как вода, поступающая на охлаждение, имеет температуру t_в> t₀, то она в испарителе вскипает, а температура ее снижается с t_в до t_0. Охлажденная вода с температурой t₀ забирается холодноводным насосом и подается к потребителям. Водяной пар, выделившийся в испарителе из охлаждаемой воды, отсасывается главным эжектором. При установившемся режиме:

1) G_в= G_s

G_в – расход воды, поступающей на охлаждение от потребителей в холодильную установку;

G_s – расход охлаждаемой воды, подаваемой от холодильной установки к потребителям.

Аналогично расход пара, отводимого от испарителя равен расходу конденсатора, подаваемого из главного конденсатора в испаритель.

2) G_н =G_к

3) тепловой баланс испарителя

Холодопроизводительность установки:

Q₀= G_s(i_в-i_o)=G_н(i_н-i_k)

G_s и G_н– расход воды и пара из испарителя;

i_ви i_k – энтальпии воды, поступающей в испаритель из системы кондиционирования и из конденсатора установки;

i_o – энтальпия холодной воды после испарителя;

i_н – энтальпия пара после испарителя.

4) отношение массовых расходов пара и воды, выводимых из испарителя

G_н/G_s=(i_B-i₀)/(i_н-i_k)

5) отношение расхода пара на главный эжектор к расходу охлажденной воды

Gp/Gs= /u=1/u*

6) удельный расход тепла на выработку холода

Э_х=

I_p – энтальпия рабочего пара перед главным эжектором при близких значениях i_p и i_н можно принять Э_х=1/U.

7) холодильный коэффициент

1/Э_х=u(i_n-i_k)/(i_p-i_k)

8) удельный расход эксергии рабочего пара на выработку холода

Е_х=

9) КПД установки

Е_хол/E_раб=u(i_n-i_k) /()

- коэффициент работоспособности

=1-Т_ос/T_o

Т₀ – температура воды после испарителя

Принципиальная схема вихревой трубы

Вихревая труба – аппарат без движущихся частей. Сжатый газ при давлении Р_с и температуре Т_с обычно равной или близкой к Т_освводится внутрь цилиндрической трубы I через сопло II тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности трубы. Поступивший поток газа, совершающий вращательное движение по отношению к ее оси, перемещается по периферии трубы от соплового сечения С – С к так называемому горячему торцу трубы Г – Г. Через кольцевую щель IV в выходном торце Г – Г трубы часть периферийного потока газа выводится из нее при температуре торможения Т_г>Т_с. Остальной газовый поток проходит по центральной части трубы противотоком к периферийному потоку газа и выводится из нее через диафрагму III и холодный торец трубы Х – Х с температурой торможения Т_х<Т_с. Давления обоих потоков газа на выходе из трубы ниже давления Р_с, т.е. Р_х<Р_с и Р_г<Р_с. Работа вихревой трубы может проходить при двух принципиально различных режимах течения холодного потока в диафрагме: докритическом и критическом.

При докритическом режиме, когда осевая скорость потока в диафрагме меньше критической давление в отверстии диафрагмы равно давлению на холодном конце трубы после диафрагмы P_д=Р_х. На этом режиме труба работает при относительно малых массовых расходах холодного потока. При увеличении расхода холодного потока осевая скорость в диафрагме возрастает. При некотором расходе холодного потока эта скорость достигает критической скорости холодного потока .

Этот режим является переходным от докритического к критическому. При дальнейшем увеличении массового расхода холодного потока труба переходит на критический режим. При работе на критическом режиме осевая скорость холодного потока в диафрагме равно критической , а P_д>Р_х.